Enuncie e equacione a Primeira Lei da Termodinâmica.
70) Como fica a Primeira Lei da termodinâmica, para processos:
a. Adiabáticos
b. Isobáricos
c. Isovolumétricos
d. Expansões Livre
e. Isotérmico
f. Cíclicos
70) Como fica a Primeira Lei da termodinâmica, para processos:
a. Adiabáticos
b. Isobáricos
c. Isovolumétricos
d. Expansões Livre
e. Isotérmico
f. Cíclicos
Passo 1
O enunciado pede que enunciemos a Primeira Lei da Termodinâmica e depois apliquemos essa lei a seis tipos de processos (adiabático, isobárico, isovolumétrico, expansão livre, isotérmico e cíclico). O conteúdo de matéria é Termodinâmica e vamos precisar lembrar a convenção de sinais para calor
, trabalho
(positivo quando realizado pelo sistema) e variação de energia interna
, além das condições específicas de cada processo para simplificar a lei.
Passo 2
A Primeira Lei da Termodinâmica afirma que a variação da energia interna de um sistema é igual ao calor fornecido ao sistema menos o trabalho realizado por ele. Em forma de equação geral temos
Passo 3
Para um processo adiabático não há troca de calor com o meio, ou seja
. Substituindo em
resulta
Passo 4
Para um processo isobárico a pressão é constante
e o trabalho realizado pelo sistema vale
. Assim
Passo 5
Num processo isovolumétrico o volume não varia
, logo não há trabalho realizado
. A equação vira
Passo 6
Na expansão livre o gás expande-se contra vácuo: não há troca de calor
e não há trabalho
. Daí
Passo 7
Num processo isotérmico para gás ideal a temperatura permanece constante
, o que implica
. Da Primeira Lei segue
Além disso,
Passo 8
Num ciclo termodinâmico o sistema retorna ao estado inicial, logo
. Portanto a energia trocada como calor é igual ao trabalho líquido
Resposta
(a) Adiabático:
(b) Isobárico: ,
(c) Isovolumétrico: ,
(d) Expansão livre: ,
(e) Isotérmico: ,
,
(f) Cíclico: retorno ao estado inicial ,
(b) Isobárico:
(c) Isovolumétrico:
(d) Expansão livre:
(e) Isotérmico:
(f) Cíclico: retorno ao estado inicial